パラレルワールドを量子力学で説明する「MIW理論」

量子力学が説明する新理論でパラレルワールド（Parallel world）)は実在する？

SF世界では良く題材に取り上げられるパラレルワールド。これは、ある世界（時空）から分岐し、それに並行して存在する別の世界（時空）を指します。

　私たちの世界に平行してパラレルワールドが存在しているという考えはフィクションでなじみ深いものですが、この多世界解釈と呼ばれるものが、実は量子力学の解釈への答えになる可能性があるのです。



　米、テキサス・テック大学の物理学教授であるビル・ポワリエールは、パラレルワールドは存在するとした上で、パラレルワールド同士が相互作用していることを仮定した理論を提唱しました。世界同士がお互いに影響し合っているという途方もないアイデアをもとにしたこの理論が、量子力学の「奇妙さ」を説明できるというのです。

　量子力学というのは微小なスケールを扱う物理学の一領域です。原子レベルかそれより小さい粒子は日常スケールの物体とは大きく異なる振る舞いを見せることがありますが、そんな実験結果を説明するべく、粒子は波としても振る舞うという「奇妙」な仮定を置いているのです。

　量子力学はこの記述を試みています。その中ではヤングの二重スリット実験など、粒子が同時にいくつもの場所に存在しているかのように見えることがあるのですが、その理由についても説明しています。



　粒子がどこにどれくらいの確率で出現するかという情報は「波動関数」というもので記述されますが、波動関数は観測が行われると変化し、例えば粒子としての位置が観測されると「粒子がそこにのみ存在する」という情報を持った関数に変化しますが、無限の平行宇宙が存在するとする多元宇宙理論ではそうではなく、観測すると、起こりうるそれぞれの観測結果を持つパラレルワールドができるというのです。

　ポワリエールはこの多世界理論に修正を加えて、より具体的な「多世界相互作用」理論(Many Interacting Worlds:MIW)というものを提唱しました。このMIW理論では、量子力学的粒子が波として振る舞うという奇妙なことは全くないのだのです。それぞれのパラレルワールドでは日常スケールの物体と同じように振る舞う粒子のみが存在し、そこでは確率を記述するための波動関数はもはや存在する必要がないのです。



　ポワリエールの考えをもとにした新たな研究では、オーストラリアのグリフィス大学とカリフォルニア大学の物理学者らによって、これまで観測されてきたような奇妙な量子的振る舞いを生むには、相互作用し合うパラレルワールドは無限個ではなくたった二個だけでよいということを論証しました。隣り合うパラレルワールド同士は反発する、と研究者らはその論文の中に書いており、粒子が壁を通り抜けるといった奇怪な量子効果も、この反発力で説明がつく可能性があるというのです。

　しかし、私たちの宇宙が数あるものの中の一つであることや、パラレルワールド同士が相互作用していることを示すことを検証するための方法を開発するにはある程度の時間がかかるだろう、とポワリエールは考えています。



　「実験にもとづく観測はどんな理論に対しても究極の試験です」。とポワリエールは語っています。「これまで、多世界相互作用は標準的な量子理論と同じ予言をしており、そのため現在確かなこととして言えるのは、この理論には正しい可能性があるということだけだ」と。

　ノーベル物理学賞受賞者のリチャード・ファインマンはかつて「私は、間違いなく誰も量子力学を理解することはできないと言えると考えている」と語ったそうですが、ポワリエールと彼の同僚は、それでも試行錯誤から得られるものもあるはずだと主張しています。

livescienceより

2重スリットの実験



2014年12月14日
カラパイアより